高聚焦度深度经颅磁刺激的研究

经颅磁刺激是一种无创生物刺激技术，已经被证明是一个极具潜力的精神和神经疾病治疗手段。经颅磁刺激的刺激效果取决于刺激的选择性。刺激的选择性包括刺激的深度和刺激的聚焦度。如何提高这两个指标一直是国内外学者研究的热点。前人对线圈聚焦度展开了广泛的研究，但如何在提高刺激深度的同时增加刺激的聚焦度依然是没有解决的技术问题。本项目在前人的基础上对影响线圈聚焦度和刺激深度的因素展开深入研究，使用仿真和实验相结合的方法，研究评价线圈刺激综合效果的指标的建立方法，研究综合性能指标与线圈结构以及脉冲电流发生回路产生之间的关系，研究提高综合刺激效果的原理和方法，设计高刺激深度高聚焦度的新型线圈形式以及重复频率脉冲电流发生回路。本项目的研究成果将为深入研究经颅磁刺激的机理以及拓展经颅磁刺激的应用领域打下坚实的基础。

经颅磁刺激（简称TMS）是一种无创生物刺激技术，通过外电路在人脑中产生感应电磁场，利用神经细胞的电特性使其膜电位发生变化，从而达到刺激的目的。经颅磁刺激系统主要分为两个部分：脉冲电流产生电路和磁刺激线圈两部分，其中线圈决定了电场的分布特点。一个TMS系统有很多需要衡量指标，刺激强度、深度和聚焦度是研究人员比较关心参数。怎样提高线圈的刺激深度和聚焦度，一直以来都是关键问题。此外目前也没有这些性能指标的具体评估方法。针对以上问题，本项目主要研究内容是：建立经颅磁刺激设备的综合评价体系；提高线圈刺激深度和聚焦度的设计原则。. 实际操作按照计划进行，而且在还进行了近一步研究。首先利用仿真技术建立TMS线圈电磁场分布模型，针对常见的圆形线圈、8字形线圈，探究半径、匝数等参数对刺激深度和聚焦度的影响，并在此基础上提出一种新型的聚焦度更高的双8字形线圈。随后，对多线圈阵列的性能进行讨论，包括单层的圆形、方形线圈阵列，以及改进的双层的圆形、方形线圈阵列，研究其适合不同场合的刺激模式及相应的性能指标。同时，设计制作了经颅磁刺激所需的脉冲电流发生器和刺激线圈，实验验证了设计的可行性和仿真结果。. 根据一定的实践经验和广泛调研，提出了经颅磁刺激设备的综合评价体系，参数指标包括脉冲发生器性能、刺激强度、刺激深度和聚焦度，为经颅磁刺激设备和线圈提供了评定、比较的方法，并用此方法对现有的设备进行了评价。研究过程中发现仅仅研究线圈是不够的，经颅磁刺激技术毕竟最终是用于医疗方面，需要生物医学的支持。因此在后期，利用实验平台进行了经颅磁刺激生物效应实验，初步结果表明交变电场刺激可以促进SD大鼠的神经干细胞增殖，脉冲磁场刺激可以帮助外周神经损伤的SD大鼠修复神经和功能恢复。实验结果说明TMS确实对神经疾病具有积极作用，而且还可以运用到神经修复领域。一系列生物实验仍在进行中。. 目前本项目发表国际期刊文章2篇，发明专利1项，培养研究生3名。